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EP0100979B1 - Halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden, lenkbaren Flugkörper - Google Patents

Halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden, lenkbaren Flugkörper Download PDF

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Publication number
EP0100979B1
EP0100979B1 EP83107521A EP83107521A EP0100979B1 EP 0100979 B1 EP0100979 B1 EP 0100979B1 EP 83107521 A EP83107521 A EP 83107521A EP 83107521 A EP83107521 A EP 83107521A EP 0100979 B1 EP0100979 B1 EP 0100979B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
target
guidance system
illuminating device
illumination
devices
Prior art date
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Expired
Application number
EP83107521A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0100979A1 (de
Inventor
Peter Dipl.-Ing. Kriegesmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cessione telefunken Systemtechnik GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Publication of EP0100979A1 publication Critical patent/EP0100979A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0100979B1 publication Critical patent/EP0100979B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/226—Semi-active homing systems, i.e. comprising a receiver and involving auxiliary illuminating means, e.g. using auxiliary guiding missiles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/2273—Homing guidance systems characterised by the type of waves
    • F41G7/2286—Homing guidance systems characterised by the type of waves using radio waves

Definitions

  • the invention relates to a semi-active guidance system for a target-seeking, guided missile.
  • a target for the combat of which the missile is started, is illuminated with electromagnetic energy by an illuminator which is separate from the missile and is generally stationary.
  • the radiation hitting the target is inter alia reflected in the direction of the missile, which passively obtains information about the direction of flight to be taken from the relative direction of incidence of the radiation component reflected on it.
  • Such a semi-active missile guidance method can be used during the entire flight path or even only during shorter phases of the flight.
  • FR-A 2470357 describes a guiding method for a missile, in which a laser is provided for illuminating a target to be combated. A person operating the laser directs the sharply focused laser beam onto the target. The missile fired at the target contains receiving devices which detect the laser light back-controlled by the target and, if necessary, correct the direction of flight of the missile towards the target via control means. The operator must keep the laser beam aimed at the target throughout the flight phase of the missile and track it when the target is moving.
  • the laser illumination of the target can also be limited to a short alignment phase after the launch of the missile. For this case, an image recording device is provided in the missile, which determines the current target direction during the short illumination phase and subsequently takes over the control of the missile on the basis of the continuously recorded image.
  • systems which have a search radar or a comparable device for a first target detection. Since the antenna of the search radar only points at the target for a short time and the radar signal is usually pulse-shaped, the search radar is not suitable for illuminating the target. A discovered target is therefore illuminated by a target tracking radar with a very narrow, approximately pencil-shaped directional diagram. The current target location can be determined continuously from the echo component reflected from the target to the illuminated target tracking radar, and this information can be used to precisely align the narrow antenna lobe of the illuminator to the target.
  • the object of the present invention is to provide a semi-active guidance system for guided missiles which can also be constructed with little effort, in particular for the simultaneous guidance of several missiles.
  • the lighting device is designed only to emit signals, but not to receive echoes, and therefore does not have the possibility of independent target tracking.
  • Such a lighting device without its own reception and evaluation facility is much simpler in construction and therefore cheaper than an autonomous target tracking device. This has a particularly advantageous effect when extending a control system to a plurality of lighting devices. Since the destination cannot be determined with the lighting device, the destination information of the destination device is used for the alignment of the directional diagram.
  • setting variables for the illuminating device are derived from the target information and transmitted to the illuminating device.
  • the semi-active guidance of a missile to the discovered target by illumination takes place from the illumination device.
  • the target location devices are free to examine the entire surveillance area for the presence of further targets.
  • the directional diagram of the lighting device is aligned according to the determined target location or the transmitted setting variables by means of conventional adjusting devices.
  • the entire surveillance area is usually periodically swept by the target location devices, in particular in the case of a search radar.
  • the target illuminated by the lighting device is therefore again detected by the target locating devices after a certain information renewal time.
  • a new target location of the target, which has moved on in the meantime, is determined and the directional diagram of the lighting device is reset in accordance with the new target location.
  • the solid angle illuminated by the directional diagram i. H. the azimuthal and elevational latitude of the directional lobe is selected so that it is greater than or at least as large as the maneuvering space of the target within the information renewal time.
  • the limits of this maneuvering space result from the length of the information renewal time, the current target data and assumptions about the maneuverability of the target.
  • the technique of working with a confined maneuvering space is known from radar systems with tracking.
  • an advantageous further development of the invention provides for the shape of the directional diagram of the lighting device, i.e. the width in elevation and azimuth, to be changeable so that the solid angle illuminated via the directional diagram is adapted to the current target data can be.
  • the invention is particularly advantageous for supplementing and expanding known systems, which comprise a search radar for room surveillance and one or more target tracking devices with a narrow, approximately pencil-shaped directional diagram.
  • the search radar and the target tracking devices essentially assume the function of the target locating devices.
  • a favorable embodiment provides that after the discovery of a target by the search radar, a target tracking device is aimed at the target and determines its exact target location.
  • the target tracking device can also be used to determine the target height, while the search radar often only allows the target azimuth to be determined.
  • the target tracking device can advantageously also carry out target illumination in the initial phase.
  • the lighting device takes over the target lighting.
  • the target tracking device is thereby released (after changing frequency) for a new target.
  • the target tracking device perceives the illumination of the target until the target of the lighting device has approached a maximum distance, which could clearly be referred to as the range of the lighting device.
  • the target tracking device perceives the illumination of the target until the target of the lighting device has approached a maximum distance, which could clearly be referred to as the range of the lighting device.
  • the target tracking device if there is only one target, it is advantageous to carry out the target illumination by the target tracking device during the entire flight time (or the semi-active phase) of the missile, and the illumination to the illumination device only if there is another target to transfer and use the target tracking device to determine the destination and possibly illuminate the new target.
  • a further advantageous embodiment provides that when there are several targets, each target is illuminated by one lighting device each, and the target tracking device determines the target locations of the illuminated targets in a cyclical sequence independently of other target positioning devices. This can significantly reduce the information renewal time.
  • the individual operating modes and the coordination of the various system components are advantageously controlled via a central computer.
  • this also provides the missile-specific setting of e.g. Frequency, time of transmission and modulation of the lighting signal.
  • the lighting devices can perform deceptive transmitter tasks during breaks in which they are not required for missile guidance and are controlled accordingly by the head office.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden, lenkbaren Flugkörper.
  • Bei einem halbaktiven Leitsystem, wie es beispielsweise in der DE-OS 2162983 beschrieben ist, wird ein Ziel, zu dessen Bekämpfung der Flugkörper gestartet wird, durch einen vom Flugkörper getrennten und im allgemeinen ortsfesten Beleuchter mit elektromagnetischer Energie angestrahlt. Die auf das Ziel auftreffende Strahlung wird u.a. in Richtung des Flugkörpers reflektiert, der passiv aus der relativen Einfallsrichtung des auf ihn reflektierten Strahlungsanteils eine Information über die einzuschlagende Flugrichtung gewinnt. Ein solches halbaktives Flugkörper-Leitverfahren kann während des gesamten Flugwegs oder auch nur während kürzerer Phasen des Flugs zur Anwendung kommen.
  • Es ist grundsätzlich erforderlich, dass das Ziel während einer solchen halbaktiven Phase des Flugkörpers mit Ausnahme sehr kurzer möglicher Unterbrechungen ständig beleuchtet wird.
  • In der FR-A 2470357 ist ein Leitverfahren für einen Flugkörper beschrieben, bei welchem ein Laser zur Beleuchtung eines zu bekämpfenden Zieles vorgesehen ist. Eine den Laser bedienende Person richtet dabei den scharf gebündelten Laserstrahl auf das Ziel. Der auf das Ziel abgeschossene Flugkörper enthält Empfangseinrichtungen, welche das vom Ziel rückgesteuerte Laserlicht detektieren und erforderlichenfalls über Steuermittel die Flugrichtung des Flugkörpers auf das Ziel hin korrigieren. Die bedienende Person muss während der gesamten Flugphase des Flugkörpers den Laserstrahl auf das Ziel ausgerichtet halten und bei bewegtem Ziel diesem nachführen. Die Laserbeleuchtung des Ziels kann auch auf eine kurze Ausrichtphase nach dem Start des Flugkörpers beschränkt werden. Für diesen Fall ist im Flugkörper eine Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen, die während der kurzen Beleuchtungsphase die momentane Zielrichtung ermittelt und im folgenden die Steuerung des Flugkörpers anhand des laufend aufgenommenen Bildes übernimmt.
  • Für Flugkörperleitsysteme, die ohne Zielbeobachter zur Entdeckung und Verfolgung des Ziels auskommen, werden derzeit Systeme eingesetzt, die zu einer ersten Zielentdeckung ein Rundsuchradar oder eine vergleichbare Einrichtung aufweisen. Da die Antenne des Rundsuchradars nur für kurze Zeit auf das Ziel gerichtet und das Radarsignal üblicherweise pulsförmig ist, eignet sich das Rundsuchradar nicht zur Beleuchtung des Ziels. Ein entdecktes Ziel wird daher durch ein Zielverfolgungsradar mit sehr schmalem, angenähert bleistiftförmigem Richtdiagramm beleuchtet. Aus dem vom Ziel zum beleuchteten Zielverfolgungsradar reflektierten Echoanteil lässt sich der momentane Zielort ständig bestimmen und diese Information dazu benutzen, die schmale Antennenkeule des Beleuchters genau auf das Ziel auszurichten.
  • Da, wie bereits ausgeführt, die Zielbeleuchtung während einer halbaktiven Phase ununterbrochen erfolgen muss, kann durch eine solche Zielverfolgungseinrichtung jeweils nur ein Ziel beleuchtet werden. Für die gleichzeitige Abwehr mehrerer Ziele, i.e. das gleichzeitige Leiten mehrerer Flugkörper, müssen dann mehrere gleichartige Zielverfolgungseinrichtungen vorhanden sein. Die damit verbundene Vervielfachung des Aufwands steht in Anbetracht der hohen Kosten für die komplexen, autonomen Zielverfolgungseinrichtungen dem Aufbau eines leistungsfähigen Leitsystems entgegen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein halbaktives Leitsystem für Lenkflugkörper anzugeben, das mit geringem Aufwand insbesondere auch zur gleichzeitigen Leitung mehrerer Flugkörper aufgebaut werden kann.
  • Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
  • Wesentlich bei dem erfindungsgemässen System ist, dass die Beleuchtungseinrichtung nur zum Aussenden von Signalen, nicht jedoch zum Empfang von Echos ausgebildet ist, also nicht über die Möglichkeit einer selbstständigen Zielverfolgung verfügt. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ohne eigene Empfangs- und Auswertemöglichkeit ist wesentlich einfacher aufgebaut und daher kostengünstiger als eine autonome Zielverfolgungseinrichtung. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft aus bei der Erweiterung eines Leitsystems auf mehrere Beleuchtungseinrichtungen. Da mit der Beleuchtungseinrichtung der Zielort nicht ermittelt werden kann, werden die Zielortinformationen der Zielortungseinrichtung für die Ausrichtung des Richtdiagramms herangezogen.
  • Nach Entdeckung eines Zieles und Bestimmung des Zielorts durch die Zielortungseinrichtung werden aus den Zielinformationen Einstellgrössen für die Beleuchtungseinrichtung abgeleitet und an die Beleuchtungseinrichtung übertragen. Die halbaktive Leitung eines Flugkörpers zu dem entdeckten Ziel durch Beleuchtung erfolgt von der Beleuchtungseinrichtung aus. Die Zielortungseinrichtungen sind frei zur Untersuchung des gesamten Überwachungsraums auf das Vorhandensein weiterer Ziele. Die Ausrichtung des Richtdiagramms der Beleuchtungseinrichtung nach Massgabe des ermittelten Zielorts bzw. der übertragenen Einstellgrössen erfolgt über gebräuchliche Stelleinrichtungen.
  • Der gesamte Überwachungsraum wird üblicherweise von den Zielortungseinrichtungen insbesondere bei einem Rundsuchradar periodisch überstrichen. Das von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtete Ziel wird daher nach einer bestimmten Informationserneuerungszeit wieder von den Zielortungseinrichtungen erfasst. Dabei wird ein neuer Zielort des Zieles, das sich zwischenzeitlich weiterbewegt hat, ermittelt und das Richtdiagramm der Beleuchtungseinrichtung entsprechend dem neuen Zielort neu eingestellt.
  • Um zu vermeiden, dass das Ziel innerhalb der Informationserneuerungszeit den Bereich des Richtdiagramms der Beleuchtungseinrichtung verlässt und der Flugkörper kein Ziel mehr sieht, ist der durch das Richtdiagramm ausgeleuchtete Raumwinkel, d. h. die azimutale und elevationale Breite der Richtkeule so gewählt, dass er grösser als oder zumindest gleich gross wie der Manövrierraum des Ziels innerhalb der Informationserneuerungszeit ist. Die Grenzen dieses Manövrierraums ergeben sich aus der Länge der Informationserneuerungszeit, den aktuallen Zieldaten und Annahmen über die Manövrierfähigkeit des Ziels. Die Technik des Arbeitens mit einem eingegrenzten Manövrierraum ist von Radarsystemen mit Spurbildung her bekannt.
  • Da der Manövrierraum u.a. vom Zielraum abhängt und dieser sich im Regelfall ständig verändert, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, die Form des Richtdiagramms der Beleuchtungseinrichtung, also die Breite in Elevation und Azimut veränderbar zu machen, so dass der über das Richtdiagramm ausgeleuchtete Raumwinkel den jeweils aktuellen Zieldaten angepasst werden kann.
  • Zur Ausleuchtung eines Winkelbereichs können auch mehrere Beleuchtungseinrichtungen, deren Beleuchtungsbereiche einander ergänzen, eingesetzt werden. Beim Übergang des Ziels von einem Winkelbereich in den anderen geht dann auch die Beleuchtungsaufgabe auf die neue Beleuchtungseinrichtung über.
  • Die Erfindung ist besonders vorteilhaft zur Ergänzung und Erweiterung bekannter Systeme, die ein Rundsuchradar zur Raumüberwachung und eine oder mehrere Zielverfolgungseinrichtungen mit schmalen, annähernd bleistiftförmigem Richtdiagramm umfassen, geeignet. Das Rundsuchradar und die Zielverfolgungseinrichtungen übernehmen dabei gemäss der Erfindung im wesentlichen die Funktion der Zielortungseinrichtungen.
  • Eine günstige Ausführungsform sieht vor, dass nach der Entdeckung eines Ziels durch das Rundsuchradar eine Zielverfolgungseinrichtung auf das Ziel gerichtet wird und dessen genauen Zielort ermittelt. Mit der Zielverfolgungseinrichtung kann auch die Zielhöhe bestimmt werden, während das Rundsuchradar häufig nur eine Bestimmung des Zielazimuts ermöglicht. Die Zielverfolgungseinrichtung kann dabei vorteilhafterweise bereits auch die Zielbeleuchtung in der Anfangsphase durchführen.
  • Gemäss einer günstigen Ausführungsform der Erfindung übernimmt nach der Ermittlung des genauen Zielorts und Ableitung entsprechender Einstellgrössen daraus die Beleuchtungseinrichtung die Zielbeleuchtung. Die Zielverfolgungseinrichtung wird dadurch (nach Frequenzwechsel) für ein neues Ziel frei.
  • Eine andere günstige Ausführungsform sieht vor, dass die Zielverfolgungseinrichtung die Beleuchtung des Ziels so lange wahrnimmt bis sich das Ziel der Beleuchtungseinrichtung auf eine Höchstentfernung, die anschaulich als Reichweite der Beleuchtungseinrichtung bezeichnet werden könnte, genähert hat. Bei gleicher Sendeleistung ist beim Einsatz der Zielverfolgungseinrichtung zur Beleuchtung aufgrund des wesentlich schärfer gebündelten Richtdiagramms die auf das Ziel treffende Energie und damit auch die Intensität der zum Flugkörper reflektierten Signale grösser.
  • Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass es bei Vorliegen nur eines Ziels vorteilhaft ist, während der gesamten Flugzeit (bzw. der halbaktiven Phase) des Flugkörpers die Zielbeleuchtung durch die Zielverfolgungseinrichtung vorzunehmen und nur bei Vorliegen eines weiteren Ziels die Beleuchtung an die Beleuchtungseinrichtung zu übertragen und die Zielverfolgungseinrichtung zur Zielortbestimmung und evtl. Beleuchtung des neuen Ziels einzusetzen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass bei Vorliegen mehrerer Ziele jedes Ziel durch je eine Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird und die Zielverfolgungseinrichtung unabhängig von weiteren Zielortungseinrichtungen in zyklischer Reihenfolge die Zielorte der beleuchteten Ziele ermittelt. Dadurch kann die Informationserneuerungszeit merklich verringert werden.
  • Die einzelnen Betriebsmodi und die Abstimmung der verschiedenen Systemkomponenten werden vorteilhafterweise über einen zentralen Rechner gesteuert. Dieser liefert in an sich bekannter Weise auch die flugkörperspezifische Einstellung von z.B. Frequenz, Sendezeitpunkt und Modulation des Beleuchtungssignals.
  • Die Beleuchtungseinrichtungen können in Pausen, in denen sie nicht zur Flugkörperleitung benötigt werden, Täuschsenderaufgaben wahrnehmen und werden hierzu von der Zentrale entsprechend gesteuert.

Claims (13)

1. Halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden lenkbaren Flugkörper, mit
- Zielortungseinrichtungen,
- mindestens einer Zielbeleuchtungseinrichtung,
- Stellmitteln zur Ausrichtung des Richtdiagramms der Zielbeleuchtungseinrichtung auf einen von den Zielortungseinrichtungen erkannten Zielort,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zielbeleuchtungseinrichtung nur als Sendeeinrichtung ausgebildet ist,
- Steuereinrichtungen vorgesehen sind, welche bei jeder Erneuerung der von den Zielortungseinrichtungen bezüglich eines Ziels gelieferten Informationen eine Neueinstellung der Stellmittel im Sinne einer erneuten Ausrichtung des Richtdiagramms der Zielbeleuchtungseinrichtung auf das Ziel bewirken, und
- die elevationalen und azimutalen Halbwertsbreiten des Richtdiagramms der Zielbeleuchtungseinrichtung mindestens so gross sind, dass der ausgeleuchtete Raumwinkel den Manövrierraum des Ziels innerhalb der Informationserneuerungszeit der Zielortungseinrichtungen umfasst.
2. Leitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielortungseinrichtungen eine Rundsuch-Radaranlage enthalten.
3. Leitsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielortungseinrichtungen eine Zielverfolgungseinrichtung mit annähernd bleistiftförmigem Diagramm enthalten.
4. Leitsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Steuermittel vorgesehen sind, welche in einer Anfangsphase die Beleuchtung des Ziels durch die Zielverfolgungseinrichtung und anschliessend durch die Zielbeleuchtungseinrichtung sicherstellen.
5. Leitsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Unterschreiten einer Höchstentfernung des Ziels von der Zielbeleuchtungseinrichtung diese die Beleuchtung übernimmt.
6. Leitsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übernahme der Beleuchtung durch die Zielbeleuchtungseinrichtung bei Vorliegen eines weiteren Ziels erfolgt.
7. Leitsystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel so ausgebildet sind, dass beim Wechsel der beleuchtenden Einrichtung für dasselbe Ziel flugkörperspezifische Parameter der Beleuchtung unverändert von der neuen beleuchtenden Einrichtung übernommen werden.
8. Leitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mehrere unabhängig voneinander betreibbare Zielbeleuchtungseinrichtungen.
9. Leitsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Beleuchtungsbereiche der mehreren Zielbeleuchtungseinrichtungen ergänzen und teilweise überlappen.
10. Leitsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes von mehreren Zielen eine eigene Zielbeleuchtungseinrichtung vorgesehen ist und die Zielverfolgungseinrichtung so gesteuert ist, dass sie unabhängig von weiteren Zielortungseinrichtungen in zyklischer Reihenfolge die aktuellen Zielorte der beleuchteten Ziele ermittelt.
11. Leitsysteme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Steuerrechner zur Ableitung von Einstellgrössen für die Zielbeleuchtungseinrichtung(en) aus den Zielinformationen der Zielortungseinrichtungen.
12. Leitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Richtdiagramms veränderbar ist.
13. Leitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielbeleuchtungseinrichtung in Beleuchtungspausen Täuschsenderaufgaben übernimmt.
EP83107521A 1982-08-14 1983-07-30 Halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden, lenkbaren Flugkörper Expired EP0100979B1 (de)

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DE3230267 1982-08-14

Publications (2)

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EP0100979A1 EP0100979A1 (de) 1984-02-22
EP0100979B1 true EP0100979B1 (de) 1988-06-22

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EP83107521A Expired EP0100979B1 (de) 1982-08-14 1983-07-30 Halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden, lenkbaren Flugkörper

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DK (1) DK159860C (de)
ES (1) ES8404504A1 (de)
GR (1) GR77566B (de)
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